• Author / Uploaded
• Jhordan Nieto

Citation preview

EXAMEN – III - ING TER- 2015 1. Se emplea un sistema de acondicionamiento de aire para mantener una casa a una temperatura constante de 20°C. La casa gana calor del exterior a una relación de 20000 KJ/h, y el calor generado en la casa por la gente, las lámparas y los aparatos es igual a 8000 KJ/h. Para un COP de 2,5, determina la entrada de potencia requerida para este sistema de acondicionamiento de aire. Qc = 8000 KJ/h Disipador de calor CONDENSAD OR

EVAPORADO R Fuente de calor QE = 20000 KJ/h

COMP RESO R

 La entrada de potencia requerida para este sistema de acondicionamiento de aire es de 2.97 HP. 2. En un proyecto de inversión para una planta completa de alimentos, se piensa utilizar óptimamente el sistema de refrigeración, en tal forma que el evaporador y el condensador se utilicen en las cámaras donde se requiera. En la planta se propone una cámara para la refrigeración de leche que se mantenga a –4°C; otra para la conservación de quesos y mantequillas a 4°C y, finalmente, una cámara para la producción de yogurt a la temperatura de 45°C. Desarrolla el diseño del sistema de refrigeración que propondrías para satisfacer los requerimientos del proyecto y la máxima potencia que sería necesaria si los flujos de alimentos son 7 500 kg/h, 800 kg/h y 3 600 kg/h, respectivamente. Los calores específicos de ellos son 0.75, 0.34 y 0.45, correspondientemente. Considera que otros flujos caloríficos son despreciables.

T 2 4

4 -4

3 4

12.1

3.633

6

2.5

7 5

1 s

Determinando los puntos con el Freón 12: Punto 1:

Punto 2:

Punto 3 – 4 - 5:

Punto 6:

h1 = 44.10

h2 = 52.24

h3 = 20

h6 = 46.48

S1 = 0.16719

S2 = 0.16719

h5 = 20

h4 = 20

20°C tomaremos como temperatura de referencia (T° Ambiente) Q1 = m CP (Tf – Ti )

Q1 = 7500*0.75*(-4-20) = -135000

Q2 = m CP (Tf – Ti )

Q2 = 800*0.34*(4 - 20) = -4352

Q3 = m CP (Tf – Ti )

Q3 = 3600*0.45*(45-20) = 40500

Punto 7: h7 = 46.48

Qa = Q1 + Q2 + Q3

Qa = 135000 + 4352 + 40500 = 58352 Kg/h

Balance en la cámara 1 mr1 h4 + Q1 = mr1+ h6

Balance en la cámara 2 mr2 h5 + Q1 = mr2 + h1

Balance en el compresor mr1 + mr2 = mc

mc =5098.19 + 180.58 = 5278.69

Wi = mc (h1 –h2) Wi = 5278.69 * ( 44.10 – 52.24) = - 42968.54

Hallando el rendimiento Ŋ=

Wr = ŋ*Wi

Wr = 0.74 * 42968.54 = 31796.72 Kcal/h

3. Se propone emplear una máquina de enfriamiento por compresión de vapor como una bomba de calor para calentar un edificio durante el invierno. Se estima que la temperatura del refrigerante en el evaporador será 5,6 0 más baja que la temperatura ambiente exterior y que el edificio será satisfactoriamente calentado si el refrigerante se condensa a 380C. Para calentar el edificio con carbón cuando la temperatura ambiente exterior es -6,70C se requiere quemar diariamente 46 kg de carbón de un poder calorífico de 6 670 kcal/kg. El carbón cuesta $ 9,00 por tonelada y la electricidad cuesta 1 centavo por kw-h. Si tanto la planta que quema carbón como la máquina de enfriamiento operan de una manera ideal ¿cuánto costaría calentar el edificio por día si (a) se emplea carbón, (b) si se emplea la bomba de calor? Supóngase que el

refrigerante sería amoníaco, que saldría del evaporador como vapor saturado y que saldría del condensador como líquido saturado. CONDENSAD OR

COMP RESO R

EVAPORADO R

T

15.0 99

2 38

3

5.6

4

5.15 4

1

Ubicando los puntos con el NH3 Punto1:

Punto2:

Punto3:

Punto 4:

h1 = 345.8

h2 = 602.4

h3 = 86.7

h4 = 86.7

S1= 1.2618

S1= 1.2618

B/ CONDENSADOR (calor rechazado por el condensador) Qc = mr (h2 -h3) 6670 Kcal/kg =mr (602.4 – 86.7) mr = 12.93 Kcal/K

B/ COMPRESOR Went= mr (h2 – h1) Went = 12.93 *( 602.4 – 345.8) = 3317.84  El Went se convierte en Kw-h para luego multilicar por el costo de la electricidad de tal forma que hallamos el costo que se gastaría utilizando la electricidad.